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Particules fines

Les particules fines regroupent toutes les particules solides et liquides en suspension dans l’atmosphère. Elles peuvent y séjourner de quelques heures à plusieurs mois en fonction de leurs caractéristiques physiques ainsi que de leurs propriétés physico-chimiques et des conditions météorologiques. Des particules liquides ou solide en suspension dans un milieu gazeux sont appelées « aérosol ».

Le comportement des particules dans un aérosol est déterminé par les propriétés physiques des particules (dimensions, forme, densité) et du gaz (vitesse, turbulence, composition). La notion de « diamètre aérodynamique » a été introduite pour décrire le comportement des particules. Le diamètre aérodynamique d’une particule quelconque se définit comme étant le diamètre d’une particule sphérique ayant la même densité que l’eau (1000 kg/m³) et possédant la même vitesse de chute terminale que la particule considérée. Ainsi, les PM₁₀ désignent la fraction des particules ayant un diamètre aérodynamique inférieur à 10 microns (μm), et la fraction PM_2.5 désigne celles dont le diamètre aérodynamique est inférieur à 2,5 μm. On parle de particules ultrafines lorsque le diamètre (aérodynamique) de celles-ci est inférieur ou égal à 0.1 µm.

Sources

Les particules peuvent être émises dans l’atmosphère par des sources naturelles (aérosol naturel) ou des sources liées à l’activité humaine (aérosol anthropique). Quelle que soit leur origine, les particules sont en outre subdivisées en particules primaires et particules secondaires selon leur mode de formation. Les particules primaires désignent les particules directement émises dans l’atmosphère ou formées par fragmentation mécanique d'un matériau plus grossier (par exemple, des métaux lourds dans la métallurgie). Les principales émissions anthropiques proviennent des transports, de l’industrie, de l’agriculture et du chauffage des bâtiments. Les principales sources naturelles de particules primaires sont les particules de sel marin et la poussière du sol remise en suspension. Les particules secondaires apparaissent dans l’atmosphère suite aux transformations physico-chimiques de composés gazeux minéraux tels que les NH₃, SO₂, NO_x, ou encore d’autres substances organiques provenant des composés organiques volatils (COV).

Composition

La composition des particules secondaires est très complexe. Celles-ci sont formées à partir de la phase gazeuse par condensation – les matières présentant la tension de vapeur plus faible se condensent plus rapidement que celles présentant une tension de vapeur supérieure. Les particules fines peuvent dès lors avoir une composition complexe et stratifiée. Ceci est renforcé par le fait que ce sont les petites particules qui contribuent principalement à la superficie disponible pour les interactions. Les matières émises sous forme gazeuse vont dès lors presque exclusivement se déposer sur les petites particules : les métaux lourds des fonderies et de la circulation routière, les HAP (hydrocarbures aromatiques polycycliques), la dioxine et la suie se retrouvent ainsi dans la fraction fine.

Effets

Des études épidémiologiques démontrent que les principaux effets sanitaires de la pollution atmosphérique sont imputables aux particules fines, et dans une moindre mesure à l’ozone. L’inhalation de particules fines est source d’irritation et porte atteinte aux tissus pulmonaires. Les particules fines peuvent avoir des effets aussi bien à court qu’à long terme. Selon l’Organisation mondiale de la santé (OMS), il n’existe pas de seuil en-dessous duquel on ne constate aucun effet nocif des particules fines. Une exposition courte aux particules fines aggrave certains problèmes de santé comme les infections des voies respiratoires et l’asthme. Néanmoins, les effets d’une exposition à long terme ou chronique sont nettement plus importants. L’exposition chronique accroît ainsi le risque d’affections cardio-vasculaires et de maladies pulmonaires, ainsi que de cancer du poumon. La fraction PM_2.5 provoque les effets santé les plus néfastes, mais la fraction des particules ultrafines (diamètre inférieure à 0,1 μm) et la fraction des particules fines (diamètre de 2,5 à 10 μm) induisent également des répercussions sur la santé (Brunekreef et al, 2005). Les particules fines contiennent généralement du black carbon (BC) ainsi que d’autres matières produites lors de la combustion, porteuses de diverses substances chimiques toxiques.

En outre, les particules fines ont également des effets négatifs sur les écosystèmes. Elles contribuent également à la dégradation des surfaces devant ainsi être nettoyées plus fréquemment, et peuvent avoir selon leur composition un effet corrosif sur les matériaux et le patrimoine culturel.

Standards UE et OMS

PM10

PM2.5